(57)【要約】  【課題】長寿命で電力効率が高く、経済的な白色発光デバイスを提供する。  【解決手段】シアン色光ＬＥＤ（１０２）と、シアン色光ＬＥＤ（１０２）からの光を受光するように配置された蛍光体組成物を含む発光デバイス（１００）であって、蛍光体組成物（１１０）が、シアン色光ＬＥＤ（１０２）からの光を吸収し、赤色光を発光することが可能な発光デバイス。【選択図】図１
2005019997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シアン色光ＬＥＤと、該シアン色光ＬＥＤからの光を受光するように配置された蛍光体組成物を含む発光デバイスであって、前記蛍光体組成物が、前記シアン色光ＬＥＤからの光を吸収し、赤色光を発光することができることを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記発光デバイスは、白色光発光デバイスであることを特徴とする、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記蛍光体組成物は、約６００から約６５０ｎｍの範囲の波長を有する光を発光することを特徴とする、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記蛍光体組成物は、前記シアン色光ＬＥＤの表面に配置されたコンフォーマルコーティングであることを特徴とする、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記コンフォーマルコーティングは、約１５μｍから約１５０μｍの範囲の厚さであることを特徴とする、請求項４に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記シアン色光ＬＥＤは、基板内に形成された凹部内に配置され、前記蛍光体組成物が、前記基板の表面に配置され、該表面が反射面であることを特徴とする、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記蛍光体組成物は、蛍光体粒子が内部に懸濁している透明なポリマーマトリックスを含み、該ポリマーマトリックスが、前記シアン色光ＬＥＤの周囲の前記凹部内に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記蛍光体組成物は、前記シアン色光ＬＥＤに隣接して配置されたレンズの表面に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記蛍光体組成物は、蛍光体粒子が内部に懸濁している透明なポリマーマトリックスを含み、該ポリマーマトリックスがレンズを構成し、前記ポリマーマトリックスが前記シアン色光ＬＥＤからの光を受光し、前記発光デバイスからの光を方向付けるように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記蛍光体組成物は、ＳｒＳ：Ｅｕ２+、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｚｎ、Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ＋、Ｍｇ４ＧｅＯ５．５Ｆ：Ｍｎ４＋およびＺｎＳ：Ｍｎ２＋から選択される材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
前記蛍光体組成物は、ＳｒＳ：Ｅｕ２+およびＣａＳ：Ｅｕ２＋から選択される材料を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記蛍光体組成物は、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋および（Ｚｎ、Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ＋から選択される材料を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
前記蛍光体組成物は、Ｍｇ４ＧｅＯ５．５Ｆ：Ｍｎ４＋およびＺｎＳ：Ｍｎ２＋から選択される材料を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の発光デバイス。
【請求項１４】
前記蛍光体組成物は、約６２０ｎｍから約６５０ｎｍの範囲のピーク発光波長を有することを特徴とする、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１５】
前記蛍光体組成物は、約６００ｎｍから約６２５ｎｍの範囲のピーク発光波長を有することを特徴とする、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項１６】
前記蛍光体組成物は、約１３μｍから約２０μｍの範囲の平均粒径を有する蛍光体粒子を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に発光デバイスに関し、特に、蛍光体層を有し、白色光源およびその他の用途として有用な発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の白色光源としては、白熱灯および蛍光灯などのデバイスが挙げられる。こうしたデバイスは、特にサイズ、電力消費量および限られた動作寿命を含むいくつかの望ましくない特性を有する。特性が改善された別の白色光源が望まれる。
【０００３】
半導体デバイスは、電力効率および費用効率が高い白色光源を発見することを目的にして、代替白色光源として研究されてきた。発光ダイオード（ＬＥＤ）は小型であり、透明色の光を高効率で発光する。ＬＥＤは、固体素子であるため、動作寿命が長く、初期駆動特性が良好であり、良好な耐振動性を示し、反復的なＯＮ／ＯＦＦ動作に耐える。したがって、ＬＥＤは、各種指標および各種光源などの用途に広く使用されて来た。ＬＥＤは、多くの用途において、電力消費量が少ない適切な光源を提供することができる。
【０００４】
従来のＬＥＤは、一般に、狭い発光スペクトルを有するため（単色光を生成する）、白色光を提供するのに必要な広い発光スペクトルを持たない。最近、白色光を提供するために、赤色、緑色および青色（Ｒ、ＧおよびＢ）の３つの光の成分を提供するＬＥＤの組合せを使用するデバイスが使用されていた。これらの発光ダイオードを使用する大型スクリーンのＬＥＤディスプレイは、既に使用されていた。ＬＥＤが発光する光を散乱および混合するための方策は、こうしたデバイスの光の発光に望ましい色調、輝度およびその他の要素の白色光を生成するために、こうしたデバイスでは重要になった。また、３つのダイオード（Ｒ、ＧおよびＢ）を組み合わせて白色光を提供するには、単一ダイオードよりも大きいパッケージが必要である。最近開発されたデバイスは、単一の半導体チップ上に複数の光生成活性領域を含み、複数の活性領域の各々は、活性領域の組合せが、白色光を発光する可視スペクトルをカバーするように、別個の波長領域で発光する。
【０００５】
白色光を生成するためのもう1つの代表的な方法は、ＵＶまたは青色発光ダイオード（ＬＥＤ）を、ＬＥＤ発光を比較的長波長の光にダウンコンバートする（即ち、長波長側へ波長変換する）発光性材料（蛍光体など）に結合する。こうしたデバイスでは、発光ダイオードの活性領域からのＵＶまたは青色発光は、ＬＥＤが発光する光を受光するように配置された蛍光体組成物を活性化（励起）する。その結果、励起された蛍光体組成物は、比較的長波長で光を発光する。最終的な結果は、可視スペクトル上で複数の波長を有する光を発光する発光デバイスである。可視スペクトル上の異なる波長の適切な組合せは、人の眼では白色光として感知することができる。蛍光体の組成物は、一般に、発光する光のカラーバランスを変更するように調節される。場合によっては、蛍光体組成物は、各々の蛍光体が異なる波長で発光する１つ以上の蛍光体を含む。
【０００６】
たとえば、特許文献１および２には、反射カップ内に配置された青色ＬＥＤが蛍光体組成物により囲まれた発光デバイスが開示されている。青色ＬＥＤは、一部が蛍光体組成物中の蛍光体を励起する青色光を発光する。蛍光体は、励起後に赤色光および緑色光を発光するように選択される。このデバイスは、一般に、青色光（ＬＥＤからの吸収されない発光）、赤色光および緑色光（蛍光体から）の組合せを発光する。光の波長の組合せは、人の眼では白色として感知することができる。蛍光体は、一般に、デバイスの寿命期間にわたって老化し、ＬＥＤの発光がより長波長に変換される効率を変化させる。したがって、デバイスが出力する光の特性は、特に複数の蛍光体を使用する場合、デバイスの寿命時間にわたって変化する。
【０００７】
また、後述のように、特許文献３には、電気泳動プロセスを利用した、ＬＥＤの製造プロセスについて記載される。更に、特許文献４、５には、結合剤材料、透明ポリマー、および蛍光体について記載される。
【特許文献１】米国特許第５，８１３，７５３号
【特許文献２】米国特許第５，９９８，９２５号
【特許文献３】米国特許出願公開  ２００２−１８７５７１号
【特許文献４】米国特許第６，１８０，０２９号
【特許文献５】ＷＩＰＯ公報番号００／３３３９０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、比較的小型で軽量であり、長時間の有効動作寿命を有し、電力効率が高く、経済的な白色発光デバイスが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、先行技術における上記の問題に対処し、望ましい電力消費特性を有する新規な白色発光デバイスを提供する。
【００１０】
本発明は、ＬＥＤと、ＬＥＤからの光を受光するように配置された蛍光体組成物とを有する発光デバイスを提供する。ＬＥＤは、一般に４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの範囲のシアン色光（即ち、青緑色光）を発光するように構成される。蛍光体組成物は、ＬＥＤからのシアン色光を吸収して、一般に５９０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲の赤色光および／または赤−オレンジ色光を発光するように構成される。蛍光体組成物は、一般に、蛍光体粒子と、蛍光体粒子を蛍光体支持表面に固定する結合材とを含む。
【００１１】
本発明のその他の目的、利点および新規な特徴は、以下の説明および実施例に部分的に記載されており、当業者にとっては、以下の明細書の説明から明白になり、本発明の実践により理解されるであろう。本発明の目的および利点は、添付の請求の範囲に特に記載された器具、組合せ、組成物および方法により実現および達成することができる。
【００１２】
即ち、本発明は、シアン色光ＬＥＤと、該シアン色光ＬＥＤからの光を受光するように配置された蛍光体組成物を含む発光デバイスであって、前記蛍光体組成物が、前記シアン色光ＬＥＤからの光を吸収し、赤色光を発光することができるよう構成された発光デバイスを提供する。
【００１３】
好ましくは、発光デバイスは、白色光発光デバイスとされる。
【００１４】
好ましくは、蛍光体組成物は、約６００から約６５０ｎｍの範囲の波長を有する光を発光する。
【００１５】
好ましくは、蛍光体組成物は、シアン色光ＬＥＤの表面に配置されたコンフォーマルコーティングとされる。
【００１６】
好ましくは、コンフォーマルコーティングは、約１５μｍから約１５０μｍの範囲の厚さとされる。
【００１７】
好ましくは、シアン色光ＬＥＤは、基板内に形成された凹部内に配置され、蛍光体組成物が基板の表面に配置され、当該表面が反射面とされる。
【００１８】
好ましくは、蛍光体組成物は、蛍光体粒子が内部に懸濁している透明なポリマーマトリックスを含み、当該ポリマーマトリックスがシアン色光ＬＥＤの周囲の凹部内に配置される。
【００１９】
好ましくは、蛍光体組成物は、シアン色光ＬＥＤに隣接して配置されたレンズの表面に配置される。
【００２０】
好ましくは、蛍光体組成物は、蛍光体粒子が内部に懸濁している透明なポリマーマトリックスを含み、当該ポリマーマトリックスがレンズを構成し、ポリマーマトリックスがシアン色光ＬＥＤからの光を受光して、発光デバイスからの光を方向付けるように配置される。
【００２１】
好ましくは、蛍光体組成物は、ＳｒＳ：Ｅｕ２+、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｚｎ、Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ＋、Ｍｇ４ＧｅＯ５．５Ｆ：Ｍｎ４＋およびＺｎＳ：Ｍｎ２＋から選択される材料を含む。
【００２２】
好ましくは、蛍光体組成物は、ＳｒＳ：Ｅｕ２+およびＣａＳ：Ｅｕ２＋から選択される材料を含む。
【００２３】
好ましくは、蛍光体組成物は、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋および（Ｚｎ、Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ＋から選択される材料を含む。
【００２４】
好ましくは、蛍光体組成物は、Ｍｇ４ＧｅＯ５．５Ｆ：Ｍｎ４＋およびＺｎＳ：Ｍｎ２＋から選択される材料を含む。
【００２５】
好ましくは、蛍光体組成物は、約６２０ｎｍから約６５０ｎｍの範囲のピーク発光波長を有する。
【００２６】
好ましくは、蛍光体組成物は、約６００ｎｍから約６２５ｎｍの範囲のピーク発光波長を有する。
【００２７】
好ましくは、蛍光体組成物は、約１３から約２０μｍの範囲の平均粒径を有する蛍光体粒子を含む。
【００２８】
本発明の上記およびその他の特徴は、本明細書の方法の代表的な実施態様に関する説明、および本発明の方法を実施するための具体的な装置の開示事項を図面に関連して読むと理解されるであろう。
【００２９】
分かりやすくするために、実際的である場合は同一の参照符号を使用して、図面に共通の対応する要素を示す。図面の構成要素は、一定の比例で拡大縮小されていない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明について詳細に説明する前に、特記しない限り、本発明は特定の材料、試薬、反応材料、製造方法などに限定されないことを理解するべきであり、これらは、変更することができる。また、本明細書で使用する専門用語は、特定の実施態様を説明する目的でのみ使用するのであり、制限する意図はない。本発明では、各ステップは、理論的に可能な場合、異なる順序で実施することが可能である。しかし、以下に記載する順序が好ましい。
【００３１】
本明細書および添付の請求の範囲で使用する場合、単数形および定冠詞は、文脈上明らかにそうではない場合を除いて、複数の対象を含むことに注意しなければならない。したがって、たとえば「１個の蛍光体粒子」と記載されている場合、複数の蛍光体粒子を含む。本明細書および以下の請求の範囲では、多くの用語について言及するが、相反する意図が明白な場合を除いて、以下の意味を有するものと定義する。
【００３２】
本明細書で使用する場合、「ＬＥＤ」または「発光ダイオード」は、半導体層（「チップ」）の積層体を有するデバイスであって、デバイスを貫流する電流を生成するようにバイアスされた時に光を発光する活性領域、および積層体に取り付けられた接点を含むデバイスを意味する。「シアン色光ＬＥＤ」は、たとえば４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長範囲のシアン色光を発光するＬＥＤである。シアン色光は、４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの範囲の波長を有する光である。赤色光は、約６１０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲の波長を有する光である。赤−オレンジ色光は、５９０ｎｍ〜約６１０ｎｍの範囲の波長を有する光である。「蛍光体」は、ある波長の光を吸収し、異なる波長の光を発光する発光材料である。「発光デバイス」は、ＬＥＤおよび蛍光体組成物を含むデバイスであり、蛍光体組成物は、ＬＥＤから励起光を受光し、この励起光よりも長波長を有する光を発光するように構成される。「白色発光デバイス」は、白色光を生成することが可能な発光デバイスを意味する。「白色光」は、典型的な人の観察者が白色であると感知する光であり、白色光の特定の実施態様としては、約３０００Ｋ〜約６５００Ｋの範囲の「相関色温度」（ＣＣＴ）を有し、約８５を超える演色評価数（「ＣＲＴ」）を有する光が挙げられる。より代表的な実施態様では、ＣＣＴは、約４８００〜約６５００Ｋの範囲である。これに関連して、ＣＣＴは、色度が光源の色度に最も密接に似ている理論上の黒体の絶対温度として定義される（ケルビン温度として表現される）。ＣＲＩは、光源が、標準と相対的な個々の色を示す能力の指標であり、ＣＲＩ値は、同じ相関色温度の標準（一般に黒体）と対照されるランプのスペクトル分布の比較から導かれる。ＣＣＴおよびＣＲＩは共に公知であり、産業界で使用されている。
【００３３】
本明細書で使用する場合、たとえば蛍光体組成物またはダイオードからの光の発光が、特定の波長で発生すると記載されているか、または特定の波長範囲で発生すると記載されている場合、発光は、３４０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲のある波長で発生する発光の最大相対強度の少なくとも約１０％（一般には、少なくとも約２０％）である必要があると解釈するものとする。したがって、蛍光体粒子（または蛍光体組成物）が、約６００ｎｍ〜約６２５ｎｍの範囲の波長を有する光を発光すると記載されている場合、発光される光は、３４０ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲全体において最も強い発光（蛍光体粒子による）を示す波長における強度と比較して、約６００ｎｍ〜約６２５ｎｍの範囲の波長において同程度の強度の少なくとも約１０％（一般には少なくとも約２０％）であるべきであることが意図されている。本明細書で使用する場合、たとえば蛍光体組成物またはＬＥＤからの光の発光が、特定波長（または特定範囲）におけるピーク発光波長を有すると記載されている場合、特定の波長（または特定範囲内の波長）における発光強度は、３４０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲のある波長で発生する最大の相対発光強度の少なくとも約３０％（一般には約４０％）である必要があると解釈するべきである。
【実施例１】
【００３４】
本発明の実施には、特記しない限り、従来技術の範囲内である半導体製造、実装、コーティング、材料合成などの従来の技術を使用する。こうした技術は、上記文献に完全に説明されている。
【００３５】
以下の実施例は、本明細書で開示して請求する方法をどのように実施し、組成物をどのように使用するかに関する完全な開示事項および説明を当業者に提供するために記載する。数値（たとえば量、温度など）が正確であるように努力したが、多少の誤差および偏差はあると考えるべきである。特記しない限り、部分は重量部、温度は℃、圧力は大気圧または大気圧近くである。標準温度および圧力は、２０℃および１気圧と定義される。
【００３６】
次に、添付の図面を参照して、記載されている本発明の実施態様について以下に説明する。図１を参照すると、本発明による発光デバイス１００が示されている。発光デバイス１００は、半導体チップの形態のシアン色光を発光するＬＥＤ１０２を備える。ＬＥＤ１０２は、基板１０６内に形成された凹部内に支持されるサブマウントヒートシンク１０４上に配置される。基板１０６は、発光デバイス１００からの光を方向付けるための反射壁１０８を有する。シアン色光ＬＥＤ１０２は、蛍光体組成物１１０で被覆される。基板１０６に隣接するか、または基板１０６を支持する接触端子１１２ａ、１１２ｂは、相互接続ワイヤ１１４ａ、１１４ｂを介してシアン色光ＬＥＤ１０２の接点と電気的に接続する。基板１０６内の凹部には、透明なポリマーマトリックス（又は樹脂材料）１１６が充填される。ドーム型レンズ１１８は、基板１０６内の凹部に隣接して配置され、発光デバイス１００からの光を方向付ける。これに関連して、発光デバイスからの光を方向付けることには、シアン色光ＬＥＤおよび／または蛍光体組成物からの光を収束および／または拡散することを含む。
【００３７】
使用時、電位は接触端子１１２ａ、１１２ｂを横断して印加され、シアン色光ＬＥＤ１０２の活性領域を横断するバイアスを生成する。シアン色光ＬＥＤ１０２は、活性領域を横断するバイアスに応じてシアン色光を発光する。発光したシアン色光は蛍光体組成物１１０を通過し、蛍光体組成物中の蛍光体粒子はシアン色光の一部を吸収する。蛍光体粒子によるシアン色光の吸収は、光のダウンコンバーション（長波長側に波長変換する）を生じ、その結果、シアン色光より長波長を有する光を生成する。蛍光体粒子は、シアン色光により励起された後、赤色および／または赤−オレンジ色の光を生成するように選択される。したがって、発光デバイスは、（ａ）蛍光体層を通過する（吸収されない）シアン色光と、（ｂ）蛍光体が吸収し、ＬＥＤが発光するシアン色光のダウンコンバーションから生じる赤色および／または赤−オレンジ色の光とにより複数の波長成分を有する光を発光する。
【００３８】
本発明によるデバイスのもう１つの実施態様を図２に示す。本発明による発光デバイス１００は、半導体チップの形態のシアン色光ＬＥＤ１０２を備える。シアン色光ＬＥＤ１０２は、基板１０６内に形成された凹部内に支持されるサブマウントヒートシンク１０４上に配置される。基板１０６は、発光デバイス１００からの光を方向付けるための反射壁１０８を有する。シアン色光ＬＥＤ１０２は、蛍光体組成物１１０で被覆される。基板１０６に隣接するか、または基板１０６を支持する接触端子１１２ａ、１１２ｂは、相互接続ワイヤ１１４ａ、１１４ｂを介してシアン色光ＬＥＤ１０２の接点と電気的に接続する。基板１０６内の凹部には、透明なポリマーマトリックス１１６が充填される。平面レンズ１１９は、基板１０６内の凹部に隣接して配置され、発光デバイス１００からの光を方向付ける。
【００３９】
図２に示す実施態様は、図１に示す実施態様に関して説明した方法と大体同様に使用される。使用の際、電位は接触端子１１２ａ、１１２ｂを横断して印加され、シアン色光ＬＥＤ１０２の活性領域を横断してバイアスを生成する。シアン色光ＬＥＤ１０２は、活性領域を横断するバイアスに応じてシアン色光を生成する。発光したシアン色光は蛍光体組成物１１０を通過し、蛍光体組成物中の蛍光体粒子はシアン色光の一部を吸収する。蛍光体粒子によるシアン色光の吸収により、光のダウンコンバーションが生じ、その結果、シアン色光よりも長波長を有する光が生成される。蛍光体粒子は、シアン色光により励起された後、赤色および／または赤−オレンジ色光を生成するように選択する。したがって、発光デバイスは、（ａ）蛍光体層を通過する（吸収されない）シアン色光、並びに（ｂ）蛍光体が吸収し、ＬＥＤが発光するシアン色光のダウンコンバーションから生じる赤色および／または赤−オレンジ色光により、複数の波長成分を有する光を発光する。
【００４０】
所望の波長範囲の光を出力するシアン色光ＬＥＤは、潜在的に本発明の発光デバイスに使用することができる。こうしたシアン色光ＬＥＤは先行技術に記載されており、シアン色光ＬＥＤ製造時に半導体積層体を製造する方法は、先行技術で十分に公知である。シアン色光ＬＥＤは、一般に、約４９０ｎｍ〜約５０５ｎｍの範囲の光を発光するＩｎＧａＮ  ＬＥＤである。実施態様によっては、シアン色光ＬＥＤは、約４９５ｎｍ〜約５２５ｎｍの範囲の光を発光する。正確な波長範囲は、使用可能な光源、発光デバイスの所望の色属性（たとえば、発光される白色光の「相関色温度」）、蛍光体組成物の選択肢などの選択により決まる。こうした設計パラメーターの変形は、本明細書の開示事項を前提として、当業者の技術の範囲内である。
【００４１】
シアン色光ＬＥＤは、一般に、任意にサブマウントヒートシンクを介して基板に実装される。基板は、シアン色光ＬＥＤ、ヒートシンク、任意のサブマウント、および／または接触端子のうち１つまたは複数を機械的に支持するのに適する任意の材料で良い。シアン色光ＬＥＤは、炭化ケイ素のサブマウント上に実装される。特定の実施態様では、シアン色光ＬＥＤは、光学キャビティ内に配置されて光を平行化する。シアン色光ＬＥＤは、半導体積層体と、半導体積層体を横断してバイアスを付与するための接点とを有する。接点は、一般に、接触端子にワイヤボンドされる。
【００４２】
図１および図２に示す実施態様では、シアン色光ＬＥＤは、蛍光体組成物で被覆される表面を有する。その他の実施態様では、蛍光体組成物は、シアン色光ＬＥＤの表面以外、たとえば、レンズの表面または基板の反射壁部表面に配置されるが、蛍光体組成物は、シアン色光ＬＥＤから光を受光するように配置しなければならない。蛍光体組成物が配置される表面は、本明細書では、蛍光体支持表面と記載する。蛍光体組成物は、当業界で承認されている任意の技術、たとえばコーティング、スピンコーティング、成形、マトリックス中へのカプセル化、またはその他の適切な手段により、蛍光体支持表面上に蒸着される。蛍光体支持表面上の蛍光体組成物の厚さは、一般に約１５μｍ〜約１５０μｍの範囲、より一般的には約２０μｍ〜約１２０μｍの範囲、さらに一般的には約２５μｍ〜約１００μｍの範囲だが、特定の実施態様では、これらの範囲外でも良い。蛍光体組成物は、一般に、蛍光体支持表面上のコンフォーマル（等角）コーティングであろう。コンフォーマルコーティングは、均一な厚さを有するコーティングであり、厚さは、約２０％を超えて変化せず、一般には約１０％を超えて変化しない。蛍光体組成物は、電気泳動プロセス、たとえば米国特許出願公開２００２／１８７５７１号（特許文献３）、または２００３年４月２８日に出願された米国特許出願第１０／４２５，８６０号に記載されているプロセスにより蛍光体支持表面上に蒸着される。
【００４３】
別法による実施態様では、蛍光体組成物は、基板内の凹部を充填して、シアン色光ＬＥＤを部分的に囲む樹脂などの透明なポリマーマトリックス中に懸濁している蛍光体粒子を含む。同様に、レンズは、蛍光体粒子が懸濁している透明なポリマー材料から製造される。蛍光体粒子が内部に懸濁している透明なポリマー材料から製造されたこうしたレンズは、シアン色光ＬＥＤからの光を受光し、発光デバイスからの光を方向付けるように配置される。こうした実施態様では、ポリマーを通る光の経路の長さは一般に変化するため、出力される光の空間的変化が大きい。
【００４４】
蛍光体組成物は、一般に、蛍光体粒子、および蛍光体粒子を蛍光体支持表面に固定する結合剤材料を含む。適切な結合剤は、蛍光体支持表面を被覆するために使用する特定の方法に関して選択する。適切な結合剤は、先行技術に記載されており、公知である。たとえば、コリンズ（Ｃｏｌｌｉｎｓ）等に付与された米国特許第６，５７６，４８８号を参照。この特許には、本発明に使用できる例示的な結合剤、たとえば、光結合エポキシ樹脂、光結合シリコーン、無機金属酸化物もしくはガラスフリット粉末（たとえば、ＰｂＯベースのガラス）、またはゾル−ゲルなどが開示されている。結合剤材料は、蛍光体粒子が蛍光体支持表面上に蒸着された後に、選択的な蒸着および毛管作用により、蛍光体マトリックス中に注入される。結合剤材料は、電気泳動蒸着プロセスで、蛍光体支持表面上に蛍光体粒子と共に同時に蒸着される。さらに、蛍光変換ダイオードに使用される結合剤材料、透明ポリマー、および蛍光体が記載されている米国特許第６，１８０，０２９号およびＷＩＰＯ発行番号００／３３３９０号を参照。
【００４５】
蛍光体粒子は、シアン色光のダウンコンバーションが可能で、赤色および／または赤−オレンジ色光を生成できることが特徴である。蛍光体組成物に使用するのに適する代表的な蛍光体粒子は、ＳｒＳ：Ｅｕ２+、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｚｎ、Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ＋、Ｍｇ４ＧｅＯ５．５Ｆ：Ｍｎ４＋、ＺｎＳ：Ｍｎ２＋、並びに本明細書に記載するように、シアン色光ＬＥＤからのシアン色光で励起した後、可視スペクトルの赤色および／または赤−オレンジ色領域に発光スペクトルを有するその他の蛍光体材料から選択された材料を含む。蛍光体粒子は、一般に、約５９０ｎｍ〜約６５０ｎｍの範囲のピーク発光波長を有する。特定の実施態様では、蛍光体粒子は、約６２０ｎｍ〜約６５０ｎｍの範囲、一般に約６２５ｎｍ〜約６４５ｎｍ、より一般的には約６３０ｎｍ〜約６４０ｎｍの範囲のピーク発光波長を有する。実施態様によっては、蛍光体粒子は、約５９０ｎｍ〜約６２５ｎｍ、一般に約６０ｎｍ〜約６１５ｎｍの範囲のピーク発光波長を有する。実施態様によっては、蛍光体粒子は、約５９０ｎｍ〜約６５０ｎｍ、一般に約６００ｎｍ〜約６４０ｎｍ、より一般的には約６１０ｎｍ〜約６３０ｎｍの範囲の波長を有する光を発光する。正確な波長範囲は、蛍光体の使用可能な光源、発光デバイスの所望の色属性（たとえば、発光される白色光の「相関色温度」）、ＬＥＤの選択肢などの選択により決まる。こうした設計パラメーターの変形は、本明細書の開示事項を条件として当業界の技術の範囲内である。
【００４６】
蛍光体粒子は、ある範囲の粒度で得られる。実施態様によっては、蛍光体粒子の平均粒径は２〜５μｍの範囲である。より大きい蛍光体粒子は、より効率的に光を発光する傾向があるが、蛍光体粒子の均一なコーティングを得ることは、粒度が増加するにつれて難しくなる。電気泳動蒸着法は、比較的大きい蛍光体粒子、たとえば約１３μｍ〜約２０μｍの範囲の平均粒径、および約３０μｍ〜約４５μｍの範囲のｄ９０を有し、ｄ９０は、粒子の９０％が指示された粒度より小さい粒度であることを意味する蛍光体粒子に満足に使用されて来た。
【００４７】
特定の実施態様の蛍光体粒子は、フォスファーテクノロジーリミテッド（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．）（英国、エセックス州）から入手することができる。この調達先から得られる適切な蛍光体は、硫化ストロンチウム、ユウロピウム（ＳｒＳ：Ｅｕ）（部品番号名称はＨＬ６３／Ｓ−Ｄｘ）である。この蛍光体材料は、以下に示す粒度分布を有する（５０μｍの粒度測定器で測定）。
超音波分散。容量％で粒度を列挙する
容量％  ５      ２５    ５０    ７５    ９５
μｍ    ２．３  ３．５  ５．０  ７．２  １１．９
四分位偏差：０．３５
【００４８】
蛍光体材料は、６１５ｎｍの発光波長ピーク、および約４６０〜４９０ｎｍの範囲の励起波長ピークを有する。本発明のデバイスに使用するのに適するその他の蛍光体は、上記およびその他の商業的な調達先から入手することができる。蛍光体の調製は、文献に記載されており、適切な蛍光体は、本明細書の開示事項を前提として当業者が調製することができる。
【００４９】
本発明の上記の実施態様は、本発明を完全に開示する目的で、ある程度詳細に記載したが、当業者には、本発明の精神および原理を逸脱せずに、これらの詳細に多くの変更を加えることができることが明白である。したがって、本発明は、以下の請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【００５０】
本明細書で言及するすべての特許、特許出願および出版物は、これらの全体を引用することにより本明細書に援用する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態を示す。
【図２】本発明のその他の実施形態を示す。
【符号の説明】
【００５２】
１００  発光デバイス
１０２  シアン色光ＬＥＤ
１０４  サブマウントヒートシンク
１０６  基板
１０８  反射壁
１１０  蛍光体組成物
１１２ａ、１１２ｂ  接触端子
１１４ａ、１１４ｂ  相互接続ワイヤ
１１６  ポリマーマトリックス
１１８  ドームレンズ
１１９  平面レンズ
【図１】
2005019997.tif 000003
【図２】
2005019997.tif 000004